TOF/AliTOFpidESD.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
   6  *                                                                        *
   7  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and its   *
   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
   9  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
  10  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
  11  * appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
  12  * about the suitability of this software for any purpose. It is          *
  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 //-----------------------------------------------------------------//
  17 //                                                                 //
  18 //           Implementation of the TOF PID class                   //
  19 //      Origin: Iouri Belikov, CERN, Jouri.Belikov@cern.ch         //
  20 //                                                                 //
  21 //-----------------------------------------------------------------//
  22
  23 #include "TMath.h"
  24 #include "AliLog.h"
  25
  26 #include "AliESDtrack.h"
  27 #include "AliESDEvent.h"
  28
  29 #include "AliTOFpidESD.h"
  30
  31 ClassImp(AliTOFpidESD)
  32
  33 //_________________________________________________________________________
  34 AliTOFpidESD::AliTOFpidESD():
  35   fSigma(0),
  36   fRange(0),
  37   fPmax(0),         // zero at 0.5 GeV/c for pp
  38   fTime0(0)
  39 {
  40 }
  41 //_________________________________________________________________________
  42 AliTOFpidESD::AliTOFpidESD(Double_t *param):
  43   fSigma(param[0]),
  44   fRange(param[1]),
  45   fPmax(0),          // zero at 0.5 GeV/c for pp
  46   fTime0(0)
  47 {
  48   //
  49   //  The main constructor
  50   //
  51   //
  52
  53   //fPmax=TMath::Exp(-0.5*3*3)/fSigma; // ~3 sigma at 0.5 GeV/c for PbPb
  54 }
  55
  56 //_________________________________________________________________________
  57 Double_t
  58 AliTOFpidESD::GetMismatchProbability(Double_t p, Double_t mass) const {
  59   //
  60   // Returns the probability of mismatching
  61   // assuming 1/(p*beta)^2 scaling
  62   //
  63   const Double_t km=0.5;                   // "reference" momentum (GeV/c)
  64
  65   Double_t ref2=km*km*km*km/(km*km + mass*mass);// "reference" (p*beta)^2
  66   Double_t p2beta2=p*p*p*p/(p*p + mass*mass);
  67
  68   return fPmax*ref2/p2beta2;
  69 }
  70
  71 //_________________________________________________________________________
  72 Int_t AliTOFpidESD::MakePID(AliESDEvent *event, Double_t timeZero)
  73 {
  74   //
  75   //  This function calculates the "detector response" PID probabilities
  76   //                Just for a bare hint...
  77
  78   AliDebug(1,Form("TOF PID Parameters: Sigma (ps)= %f, Range= %f",fSigma,fRange));
  79   AliDebug(1,"++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ \n");
  80
  81   fTime0=timeZero;
  82   return MakePID(event);
  83 }
  84
  85 //_________________________________________________________________________
  86 Int_t AliTOFpidESD::MakePID(AliESDEvent *event)
  87 {
  88   //
  89   //  This function calculates the "detector response" PID probabilities
  90   //                Just for a bare hint...
  91
  92   Int_t ntrk=event->GetNumberOfTracks();
  93   AliESDtrack **tracks=new AliESDtrack*[ntrk];
  94
  95   Int_t i;
  96   for (i=0; i<ntrk; i++) {
  97     AliESDtrack *t=event->GetTrack(i);
  98     tracks[i]=t;
  99   }
 100
 101   for (i=0; i<ntrk; i++) {
 102     AliESDtrack *t=tracks[i];
 103     if ((t->GetStatus()&AliESDtrack::kTOFout)==0) continue;
 104     if ((t->GetStatus()&AliESDtrack::kTIME)==0) continue;
 105
 106     Double_t time[AliPID::kSPECIES];
 107     if (!ExpectedSignals(t,time,AliPID::kSPECIES)) continue;
 108     Double_t sigma[AliPID::kSPECIES];
 109     if (!ExpectedSigmas(t,sigma,AliPID::kSPECIES)) continue;
 110
 111     AliDebug(2,Form("Expected TOF signals [ps]: %f %f %f %f %f",
 112                     GetExpectedSignal(t,AliPID::kElectron),
 113                     GetExpectedSignal(t,AliPID::kMuon),
 114                     GetExpectedSignal(t,AliPID::kPion),
 115                     GetExpectedSignal(t,AliPID::kKaon),
 116                     GetExpectedSignal(t,AliPID::kProton)
 117                     ));
 118
 119     AliDebug(2,Form("Expected TOF std deviations [ps]: %f %f %f %f %f",
 120                     GetExpectedSigma(t,AliPID::kElectron),
 121                     GetExpectedSigma(t,AliPID::kMuon),
 122                     GetExpectedSigma(t,AliPID::kPion),
 123                     GetExpectedSigma(t,AliPID::kKaon),
 124                     GetExpectedSigma(t,AliPID::kProton)
 125                     ));
 126
 127     AliDebug(2,Form("Expected TOF std deviations [number of expected sigmas]: %f %f %f %f %f",
 128                     GetNumberOfSigmas(t,AliPID::kElectron),
 129                     GetNumberOfSigmas(t,AliPID::kMuon),
 130                     GetNumberOfSigmas(t,AliPID::kPion),
 131                     GetNumberOfSigmas(t,AliPID::kKaon),
 132                     GetNumberOfSigmas(t,AliPID::kProton)
 133                     ));
 134
 135     Double_t tof = t->GetTOFsignal() - fTime0;
 136
 137     Double_t p[AliPID::kSPECIES];
 138     Bool_t mismatch = kTRUE, heavy = kTRUE;
 139     for (Int_t j=0; j<AliPID::kSPECIES; j++) {
 140       Double_t sig = sigma[j];
 141       if (TMath::Abs(tof-time[j]) > fRange*sig) {
 142         p[j] = TMath::Exp(-0.5*fRange*fRange)/sig;
 143       } else
 144         p[j] = TMath::Exp(-0.5*(tof-time[j])*(tof-time[j])/(sig*sig))/sig;
 145
 146       // Check the mismatching
 147       Double_t mass = AliPID::ParticleMass(j);
 148       Double_t pm = GetMismatchProbability(t->GetP(),mass);
 149       if (p[j]>pm) mismatch = kFALSE;
 150
 151       // Check for particles heavier than (AliPID::kSPECIES - 1)
 152       if (tof < (time[j] + fRange*sig)) heavy=kFALSE;
 153
 154     }
 155
 156     if (mismatch)
 157        for (Int_t j=0; j<AliPID::kSPECIES; j++) p[j]=1/AliPID::kSPECIES;
 158
 159     t->SetTOFpid(p);
 160
 161     if (heavy) t->ResetStatus(AliESDtrack::kTOFpid);
 162
 163   }
 164
 165   delete[] tracks;
 166
 167   return 0;
 168 }
 169
 170 //_________________________________________________________________________
 171 Bool_t AliTOFpidESD::ExpectedSignals(const AliESDtrack *t,
 172                                      Double_t s[],Int_t n) const
 173 {
 174   //
 175   // Return the expected PID signals for the involved particle species
 176   //
 177
 178   if (n > AliPID::kSPECIESN)          return kFALSE;
 179   if ( !t->IsOn(AliESDtrack::kTIME) ) return kFALSE;
 180
 181   Double_t time[AliPID::kSPECIESN];
 182   t->GetIntegratedTimes(time);
 183   for (Int_t i=0; i<n; i++) s[i]=time[i];
 184   return kTRUE;
 185 }
 186
 187 //_________________________________________________________________________
 188 Bool_t AliTOFpidESD::ExpectedSigmas(const AliESDtrack *t,
 189                                      Double_t s[],Int_t n) const
 190 {
 191   //
 192   // Return the expected sigma of PID signals for the involved
 193   // particle species.
 194   // This approximate (but reasonable) formula takes into account the
 195   // relative momentum resolution.
 196   //
 197
 198   Double_t time[AliPID::kSPECIESN];
 199   if ( !ExpectedSignals(t,time,n) ) return kFALSE;
 200
 201   Double_t mom = t->GetP();
 202   Double_t dpp = 0.01;      //mean relative pt resolution;
 203   if (mom>0.5) dpp = 0.01*mom;
 204   for (Int_t i=0; i<n; i++) {
 205     Double_t mass = AliPID::ParticleMass(i);
 206     Double_t sigma = dpp*time[i]/(1.+ mom*mom/(mass*mass));
 207     s[i] = TMath::Sqrt(sigma*sigma + fSigma*fSigma);
 208   }
 209   return kTRUE;
 210 }
 211
 212 //_________________________________________________________________________
 213 Bool_t AliTOFpidESD::NumberOfSigmas(const AliESDtrack *t,
 214                                     Double_t s[],Int_t n) const
 215 {
 216   //
 217   // Returns the deviation of the actual PID signal from the expected
 218   // signal, in units of expected sigmas.
 219   //
 220
 221   Double_t time[AliPID::kSPECIESN];
 222   if ( !ExpectedSignals(t,time,n) ) return kFALSE;
 223
 224   if ( !ExpectedSigmas(t,s,n) ) return kFALSE;
 225
 226   Double_t tof = t->GetTOFsignal() - fTime0;
 227   for (Int_t i=0; i<n; i++) s[i] = (time[i]-tof)/s[i];
 228
 229   return kTRUE;
 230 }
 231
 232 //_________________________________________________________________________
 233  Double_t AliTOFpidESD::GetExpectedSignal(const AliESDtrack *t,
 234                                           AliPID::EParticleType n) const
 235 {
 236   //
 237   // Return the expected PID signal for the specified particle type.
 238   // If the operation is not possible, return a negative value.
 239   //
 240
 241   if (Int_t(n) >= AliPID::kSPECIESN)        return -1.;
 242   if ( !t->IsOn(AliESDtrack::kTIME) ) return -1.;
 243
 244   Double_t time[AliPID::kSPECIESN];
 245   t->GetIntegratedTimes(time);
 246
 247   return time[n];
 248 }
 249
 250 //_________________________________________________________________________
 251  Double_t AliTOFpidESD::GetExpectedSigma(const AliESDtrack *t,
 252                                          AliPID::EParticleType n) const
 253 {
 254   //
 255   // Return the expected sigma of the PID signal for the specified
 256   // particle type.
 257   // If the operation is not possible, return a negative value.
 258   //
 259
 260   Double_t time[AliPID::kSPECIESN];
 261   if ( !ExpectedSignals(t,time,AliPID::kSPECIESN) ) return -1.;
 262
 263   Double_t mom = t->GetP();
 264   Double_t dpp = 0.01;      //mean relative pt resolution;
 265   if (mom>0.5) dpp = 0.01*mom;
 266
 267   Double_t mass = AliPID::ParticleMass(n);
 268   Double_t sigma = dpp*time[n]/(1.+ mom*mom/(mass*mass));
 269
 270   return TMath::Sqrt(sigma*sigma + fSigma*fSigma);
 271 }
 272
 273 //_________________________________________________________________________
 274  Double_t AliTOFpidESD::GetNumberOfSigmas(const AliESDtrack *t,
 275                                           AliPID::EParticleType n) const
 276 {
 277   //
 278   // Returns the deviation of the actual PID signal from the expected
 279   // signal for the specified particle type, in units of expected
 280   // sigmas.
 281   // If the operation is not possible, return a negative value.
 282   //
 283
 284   Double_t time=GetExpectedSignal(t,n);;
 285   if (time < 0.) return -1.;
 286
 287   Double_t sigma=GetExpectedSigma(t,n);
 288   if (sigma < 0.) return -1;
 289
 290   Double_t tof=t->GetTOFsignal() - fTime0;
 291   return (time-tof)/sigma;
 292 }